(57)【要約】【課題】自動車の放置可能期間をユーザーに報知する。【解決手段】自動車に搭載される例えば鉛バッテリ１１の電池残量と劣化度をバッテリ状態検知部１３で検知し、そのうちの電池残量に基づいて、放置可能期間演算処理部１７により自動車の放置可能期間を演算し、この放置可能期間を表示装置１５に表示する。ユーザーは、表示装置１５の画面３１に表示された放置可能日数の情報を視認するだけで、あとどのくらいの期間だけ自動車を放置してもよいかを容易に認識でき、長期放置による自動車のバッテリ切れを容易に防ぐことが可能となる。併せて、鉛バッテリ１１の電池残量と劣化度を表示装置１５に表示する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載される電池の少なくとも電池残量を検知するバッテリ状態検知部と、
前記バッテリ状態検知部で検知された電池残量に基づいて自動車の放置可能期間を演算する放置可能期間演算処理部と、
前記放置可能期間演算処理部で演算された前記放置可能期間を報知する報知装置と
を備える車両電源管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両電源管理装置であって、
前記報知装置が、前記電池残量を併せて報知することを特徴とする車両電源管理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両電源管理装置であって、
前記バッテリ状態検知部が、前記電池の劣化度を検知し、
前記報知装置が、前記劣化度を併せて報知することを特徴とする車両電源管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両電源管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車においては、図８の如く、エンジン１が回転しているときに、発電機３によってエンジン１の回転力を電流エネルギーに変換し、ここで発生した電力を各種の負荷５に供給するとともに、余剰の電力を用いて電池（バッテリ）７の充電を図る。
【０００３】
また、自動車のエンジン１は、スタータ９の駆動により始動するが、このスタータ９の駆動を行うためには、電池７から充分な始動電圧が供給される必要がある。したがって、自動車が駐停車される際には、その後にスタータ９を駆動してエンジン１を始動させることが可能なように、電池７の充電を充分に行っておく必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車においては、エンジン１を停止させてキーを抜いても、自動車に搭載されている各種の電子制御ユニット内のデータ等のバックアップや、時計及びオーディオ等の電源として微量の電気が使われており、自動車を使用しない状況でも電池７の電力消費が行われる。したがって、最後に自動車の主電源のスイッチをオフにした時点で、電池７が充分に充電されていても、自動車を走行させずに長期間に亘って放置すると、暗電流によって電池７の残量が減少し、次に自動車を走行させようとしても、スタータ９の駆動が不可能となるおそれがある。
【０００５】
また、電池７の極板とバッテリ液とが直接反応して徐々に硫酸鉛等になったり、また鉛よりも水素過電圧の小さい金属（たとえばアンチモン）が存在する場合は、その金属がマイナス極板の表面に付着して局部電池を形成したりして、自己放電が起きることが知られている。このような自己放電によっても電池７の残量が減少する。このため、自動車を長期間放置すると、次の自動車の走行時にスタータ９の駆動が不可能となるおそれがある。
【０００６】
しかしながら、従来では、上記のような暗電流や電池７の自己放電などを考慮した場合に、自動車の放置がどの程度の期間可能であるかを、ユーザーに報知することがなされていなかった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、自動車の放置がどの程度の期間可能であるかをユーザーに報知することが可能な車両電源管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車に搭載される電池の少なくとも電池残量を検知するバッテリ状態検知部と、前記バッテリ状態検知部で検知された電池残量に基づいて自動車の放置可能期間を演算する放置可能期間演算処理部と、前記放置可能期間演算処理部で演算された前記放置可能期間を報知する報知装置とを備えるものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両電源管理装置であって、前記報知装置が、前記電池残量を併せて報知するものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両電源管理装置であって、前記バッテリ状態検知部が、前記電池の劣化度を検知し、前記報知装置が、前記劣化度を併せて報知するものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明の車両電源管理装置は、自動車に搭載される電池の電池残量をバッテリ状態検知部で検知し、この電池残量に基づいて放置可能期間演算処理部が自動車の放置可能期間を演算し、この放置可能期間を報知装置で報知するので、ユーザーは、あとどのくらいの期間だけ自動車を放置してもよいかを容易に認識できる。したがって、長期放置による自動車のバッテリ切れを容易に防止することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明の車両電源管理装置は、報知装置が、放置可能期間の情報に加えて電池残量を併せて報知するので、ユーザーは電池の状態を多面的に認識することができ、例えば、放置可能期間が短い場合で電池残量も少ない場合に、一部の車載電装品のスイッチをオフにするなどして消費電力を抑えて運転すれば、放置可能日数を増大させることができるかも知れない、といった有益な情報を得ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明の車両電源管理装置は、報知装置が、電池の劣化度を併せて報知するので、ユーザーは、放置可能期間を増大させるために電池の交換を行うことが望ましい、といった有益な情報を報知装置から容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一の実施の形態に係る車両電源管理装置を示すブロック図である。尚、この実施の形態では、電池として鉛バッテリ１１が搭載された例を挙げて説明を行う。
【００１５】
この車両電源管理装置は、図１の如く、車両に搭載される鉛バッテリ（電池）１１の状態（電池残量または劣化度）を検知するバッテリ状態検知部１３と、車室内に設置された報知装置としての表示装置１５と、バッテリ状態検知部１３での検知結果に基づいて自動車の放置可能期間を演算して表示装置１５に表示（報知）するよう出力する放置可能期間演算処理部１７とを備える。
【００１６】
尚、バッテリ状態検知部１３及び放置可能期間演算処理部１７は、内部にＲＯＭ（例えばフラッシュＲＯＭ等）、ＲＡＭ及びＣＰＵを備えた車載電子制御ユニットとしてまとまって構成され、ＲＯＭ内に予め格納されたソフトウェアプログラムに従って動作する機能要素である。
【００１７】
バッテリ状態検知部１３は、図１に示すように、電流検出部２１と、電圧検出部２３と、ＣＰＵ等により構成される電池状態検知処理部２５とを備えて構成され、車両に搭載される鉛バッテリ１１の状態、即ち、鉛バッテリ１１の電池残量及び劣化度を検知する。ここで、電池残量とは、鉛バッテリ１１の満充電時を基準とした放電可能な電荷量を示し、劣化度とは経年変化による鉛バッテリ１１の劣化の度合いを示している。
【００１８】
電流検出部２１は、鉛バッテリ１１のプラス端子に接続される充放電用の通電路２９に介挿されており、鉛バッテリ１１に対して充電または放電される電流を検出する。電圧検出部２３は、鉛バッテリ１１の端子電圧を検出する。
【００１９】
電池状態検知処理部２５は、鉛バッテリ１１に対する充電または放電が開始された際に、電流検出部２１を介して検出されるその充放電の電流値と、電圧検出部２３を介して検出されるその充放電の開始の前後における端子電圧の変化量とに基づいて、鉛バッテリ１１の電池残量及び劣化度を検知する。鉛バッテリ１１に対する充電または放電の開始の電池状態検知処理部２５による検知は、例えば電流検出部２１による充放電電流の検出に基づいて行われる。
【００２０】
尚、図２は、例えば鉛バッテリ１１の放電時における鉛バッテリ１１の電流値及び端子電圧の時系列的な変化の例を示す図であって、横軸は時間、縦軸は電流値及び電圧値、符号Ｌ１は鉛バッテリ１１の電流値の変化、符号Ｌ２は鉛バッテリ１１の端子電圧の変化を示している。電池状態検知処理部２５は、図２に示した鉛バッテリ１１の電流値Ｌ１及び端子電圧Ｌ２を、電流検出部２１及び電圧検出部２３から個別に受け取る。
【００２１】
ここで、図３は、鉛バッテリに対して種々の電流値で充放電が行われた際の端子電圧の変化状況を計測した結果を示すグラフである。図３の試験では、開放端子電圧がその電池残量に対応する値に安定した状態にある鉛バッテリ１１に対して、開放端子電圧（電池残量）を種々に異ならせて種々のレベルの充放電を行わせ、その各充放電の開始直後（例えば、充放電の開始から１００ｍｓ後（充放電は継続中））における端子電圧を計測した。図３のグラフの横軸は開放端子電圧に対応し、縦軸は充放電の開始直後の端子電圧に対応している。そして、図３のグラフＧ１ａ〜Ｇ１ｃの各系列は、各開放端子電圧において５Ａ、１０Ａ、１５Ａの充電を行った際の充電開始から微小時間後（例えば、１００ｍｓ後）の端子電圧の計測結果に対応しており、グラフＧ２ａ〜Ｇ２ｃの各系列は、各開放端子電圧において５Ａ、１０Ａ、１５Ａの放電を行った際の放電開始から微小時間後（例えば、１００ｍｓ後）の端子電圧の計測結果に対応している。また、グラフＧ３の系列は、充放電を行わないとき（端子電圧の変化がないとき）の状態を参考として表したものである。
【００２２】
図３の試験結果より、開放端子電圧が比較的高い状態、即ち、電池残量が大きい状態（例えば、図３のＡ１で示す領域）では、開放端子電圧が高いほど（即ち、電池残量が大きいほど）、充放電（特に、充電）に対する鉛バッテリ１１の端子電圧の変化量が大きいことが分かる。これより、充放電時の電流値と端子電圧の変化量とに基づいて、少なくとも鉛バッテリ１１の電池残量が推定可能であることが分かる。
【００２３】
あるいは、上記のような実験値を用いずに、一般的に知られたネルンストの式等の電気化学式を用いて開放端子電圧に基づいて電池残量を演算したり、充電電流及び放電電流の積算値を演算して電池残量を演算してもよい。
【００２４】
また、これらの数量値は、次に述べるように鉛バッテリ１１の劣化度にも大きく関係しており、これらの数量値に基づいて鉛バッテリ１１の劣化度も推定可能である。
【００２５】
図４は、劣化度の異なる２種類の鉛バッテリについて充放電に伴う端子電圧の変化量を比較したグラフである。より詳細には、図４のグラフＧ１１は、電池残量が約８０％の新品の鉛バッテリ１１に対して電流値を変化させつつ充放電を行わせて、充放電時の端子電圧の変化量を計測した結果を示し、グラフＧ１２は、電池残量が約７５％の劣化品の鉛バッテリ１１に対して電流値を変化させつつ充放電を行わせて、充放電時の端子電圧の変化量を計測した結果を示している。
【００２６】
図４のグラフより、電池残量が同レベルであれば、各レベルの充放電に対する端子電圧の変化量が、新品より劣化品の方が大きくなっていることが分かる。
【００２７】
この実施の形態では、鉛バッテリ１１の電池残量及び劣化度を推定するためのさらに有利な数量指標を取得するため、電池状態検知処理部２５に、充放電時の電流値と端子電圧の変化量とに基づいてその時点における鉛バッテリ１１の内部抵抗値を導出させるようにしている。内部抵抗値Ｒinの導出は、例えば充放電時の電流値Ｉ及び端子電圧の変化量ｄＶを用いて、オームの法則に基づく、
Ｒin＝ｄＶ／Ｉ
の関係式により行うことができる。
【００２８】
図５は、鉛バッテリ（新品の鉛バッテリ）に対して所定電流値の充放電が行われた際の開放端子電圧と導出した内部抵抗値との関係を示すグラフであり、グラフの横軸は開放端子電圧に対応し、縦軸は内部抵抗値に対応している。より詳細には、図５のグラフＧ２１は、異なる各開放端子電圧において１０Ａの充電を行った際の計測結果に基づいて導出された内部抵抗値（充電内部抵抗値）を示しており、グラフＧ２２は、異なる各開放端子電圧において１０Ａの放電を行った際の計測結果に基づいて導出された内部抵抗値（放電内部抵抗値）を示している。
【００２９】
図５のグラフより、特に開放端子電圧の比較的高い状態において、内部抵抗値（特に、充電の際に導出した充電内部抵抗値）と開放端子電圧（電池残量）との相関が強く現れていることが分かる。
【００３０】
また、内部抵抗値は鉛バッテリ１１の劣化度を評価するのに非常に有効な数量指標であるため（一般に、劣化が進むにつれて内部抵抗値が増大する）、この導出した内部抵抗値を用いて鉛バッテリ１１の劣化度を推定することができる。よって、例えば、その導出した充電内部抵抗値及び放電内部抵抗値のいずれか一方、または両方に基づいて、電池状態検知処理部２５に鉛バッテリ１１の劣化度を検知させるようにすることができる。
【００３１】
この場合、例えば、所定の閾値レベルを設け、充電内部抵抗値または放電内部抵抗値がその閾値レベルを上回ったことを検知した場合に、電池状態検知処理部２５に鉛バッテリ１１の劣化を報知するための報知信号を出力させるようにしてもよい。
【００３２】
また、この実施の形態では、鉛バッテリ１１の状態検知のためのさらに有効な数量指標を得るため、互いに近接したタイミングで取得した充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比を算出して状態検知に用いるようにしている。
【００３３】
図６は、異なる開放端子電圧において鉛バッテリ（新品の鉛バッテリ）に所定電流値の充放電を行わせた際に取得した充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比の値を示すグラフである。より詳細には、図６の充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比の値は、異なる複数の開放端子電圧において、近似したタイミングで所定電流値（例えば、１０Ａ）の充電と放電とを鉛バッテリ１１に対して行い、その充放電の際に上述の手法で充電内部抵抗値と放電内部抵抗値とを取得し、その充電内部抵抗値を放電内部抵抗値で割り算することにより導出している。図６のグラフより、開放端子電圧が比較的高い状態（電池残量が比較的多い状態）では、両内部抵抗値の比と開放端子電圧（電池残量）との間に比例関係に近い顕著な相関関係があり、両内部抵抗値の比より電池残量が推定可能であることが分かる。
【００３４】
そこで、この実施の形態では、近接したタイミングで鉛バッテリ１１に対する充電と放電とが行われた際に、電池状態検知処理部２５に、その充放電を電流検出部２１を介して検出させ、その充電に基づく充電内部抵抗値と放電に基づく放電内部抵抗値とを取得させる。充電内部抵抗値及び放電内部抵抗値は、上述のように、その充放電時に電流検出部２１を介して検出される充放電の電流値と、電圧検出部２３を介して検出されるその充放電の開始の前後における端子電圧の変化量（例えば、充放電の開始前の端子電圧と充放電が開始されてから１００ｍｓ後の端子電圧との差）とに基づいて、オームの関係式等を用いて導出されて取得される。そして、電池状態検知処理部２５に、その両内部抵抗値の比（例えば、充電内部抵抗値を放電内部抵抗値で割り算した値）を導出させ、その導出した両内部抵抗値の比に基づいてその時点における鉛バッテリ１１の状態（特に、電池残量）を検知させるようになっている。
【００３５】
ここで、両内部抵抗値の比に基づく電池残量の検知は、例えば、両内部抵抗値と電池残量との対応関係を試験により予め取得してその対応関係を示すデータ（データテーブル等）を電池状態検知処理部２５の記憶部に登録しておき、その対応関係データを用いて行うことができる。
【００３６】
このようにして、バッテリ状態検知部１３は、自動車の走行中等に鉛バッテリ１１の電池残量及び劣化度を随時検知し、その検知された電池残量の値を例えば百分率の数値として放置可能期間演算処理部１７及び表示装置１５に出力するとともに、鉛バッテリ１１の劣化度の値を例えば百分率の数値として表示装置１５に出力する。
【００３７】
放置可能期間演算処理部１７は、上記したバッテリ状態検知部１３で演算された電池残量と、通電路２９等に流れる暗電流及び鉛バッテリ１１の自己放電とに基づいて放置可能期間を演算し、その演算結果の情報を表示装置１５に出力する。
【００３８】
ここで、暗電流は、自動車に搭載されている各種の電子制御ユニット内のデータ等のバックアップや、時計及びオーディオ等の電源として流される微量の電流であり、各自動車に搭載される車載電装品の個数や種類等によって異なるものである。したがって、この車両電源管理装置が搭載される自動車の車載電装品の数及び種類に応じて、１日当たりに流れる暗電流の量を実験値等に基づいて取得しておき、この１日当たりに流れる暗電流の量をＲＯＭ（例えばフラッシュＲＯＭ等）内に予め格納しておく。
【００３９】
また、鉛バッテリ１１の自己放電の量も、当該鉛バッテリ１１について予め実験等によって得られた値が使用され、１日当たりに成される鉛バッテリ１１の自己放電の量が、ＲＯＭ（例えばフラッシュＲＯＭ等）内に予め格納される。
【００４０】
そして、放置可能期間演算処理部１７は、上述した１日当たりに流れる暗電流と、１日当たりに成される鉛バッテリ１１の自己放電の量とに基づいて、鉛バッテリ１１の１日当たりに減少する電池残量を演算し、バッテリ状態検知部１３で演算された電池残量から、スタータの駆動に最低限必要な電池残量を減算した後、この減算値を、鉛バッテリ１１の１日当たりに減少する電池残量で除算して、放置可能期間（放置可能日数）の値を求め、この除算結果の値を表示装置１５に放置可能日数の情報として出力するようになっている。尚、放置可能日数としての除算結果の値は、小数点未満の位置で切り上げられて整数値として表示装置１５に出力される。あるいは、その整数値に２〜３日等の所定の余裕日数を加算して、これを放置可能日数の情報として表示装置１５に出力してもよい。
【００４１】
表示装置１５は、例えばカーナビゲーション装置の地図表示等を行うためのドットマトリクス方式の液晶表示タッチパネル等が兼用され、所定のメニュー画面でユーザーがタッチ操作等を行った際に、図７に示した「バッテリー情報」の画面３１に表示切換し、放置可能期間演算処理部１７から与えられた放置可能日数の情報を所定の表示欄３３に表示するとともに、バッテリ状態検知部１３から与えられた電池残量の値及び劣化度の値を、例えば横長の点線状のゲージ３５，３７に表示する。尚、図７中の符号３９は電力の回生により鉛バッテリ１１に充電が行われた結果として図られた省燃費効果の数値を表示する表示欄を示している。
【００４２】
以上のように構成された車両電源管理装置は、自動車の走行中や停車中等に、電池状態検知処理部２５によって、鉛バッテリ１１の充放電の電流値と、その充放電の前後の鉛バッテリ１１の端子電圧の変化量とに基づいて、鉛バッテリ１１の電池残量または劣化度を検知する。そして、電池状態検知処理部２５は、検知された電池残量の値を例えば百分率の数値として放置可能期間演算処理部１７及び表示装置１５に出力するとともに、鉛バッテリ１１の劣化度の値を例えば百分率の数値として表示装置１５に出力する。
【００４３】
このとき、放置可能期間演算処理部１７は、予めＲＯＭ（例えばフラッシュＲＯＭ等）内に保有していた１日当たりの暗電流の量と、１日当たりの鉛バッテリ１１の自己放電の量とに基づいて、鉛バッテリ１１の１日当たりに減少する電池残量を演算し、バッテリ状態検知部１３で演算された電池残量を、鉛バッテリ１１の１日当たりに減少する電池残量で除算して、放置可能期間（放置可能日数）の値を求めた後、この値を表示装置１５に出力する。
【００４４】
表示装置１５においては、所定のメニュー画面でユーザーがタッチ操作等を行った場合に、図７に示した「バッテリー情報」の画面３１に表示切換し、放置可能期間演算処理部１７から与えられた放置可能日数の情報を所定の表示欄３３に表示するとともに、バッテリ状態検知部１３から与えられた電池残量の値及び劣化度の値を、例えば横長の点線状のゲージ３５，３７に表示する。
【００４５】
このように、ユーザーは、図７に示した表示装置１５の画面３１内の所定の表示欄３３に表示された放置可能日数の情報を視認するだけで、あとどのくらいの期間だけ自動車を放置してもよいかを容易に認識できる。したがって、長期放置による自動車のバッテリ切れを容易に防止することが可能となる。
【００４６】
また、放置可能日数の情報に加えて、電池残量と劣化度の情報を併せて表示装置１５に表示するので、ユーザーは鉛バッテリ１１の状態を多面的に認識することができ、例えば、放置可能日数が短い場合で、電池残量も少ないことを表示装置１５で知った場合に、一部の車載電装品のスイッチをオフにするなどして消費電力を抑えて運転すれば、放置可能日数を増大させることができるかも知れない、といった有益な情報を得ることができる。あるいは、電池残量は多いが、鉛バッテリ１１の劣化度が劣悪なために放置可能日数が短く表示されていることを認識した場合に、放置可能日数を増大させるためには鉛バッテリ１１の交換が望ましいことを認識できる。したがって、ユーザーは、鉛バッテリ１１の管理上、有益な情報を表示装置１５から容易に得ることができる。
【００４７】
尚、上記実施の形態で説明した鉛バッテリ１１の電池残量及び劣化度の検出方法は一例に過ぎず、上記実施の形態の方法に限られない。
【００４８】
また、図７に示した表示装置１５の画面３１も一例に過ぎず、さらに放置可能期間の表示も、放置可能日数ではなく、例えば放置可能時間等の他の形式で表示を行っても差し支えない。
【００４９】
さらに、上記実施の形態では、電池の例として鉛バッテリ１１を使用した例について説明したが、これ以外に、例えばアンチモンバッテリ、カルシウムバッテリまたはハイブリッドバッテリを適用しても差し支えない。
【００５０】
さらにまた、上記実施の形態では、放置可能期間等を報知する報知装置として表示装置１５を適用した例について説明したが、例えばユーザーの操作にしたがって放置可能期間等の情報を音声で出力する音声出力装置であっても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一の実施の形態に係る車両電源管理装置を示すブロック図である。
【図２】鉛バッテリの放電時における電流値及び端子電圧の時系列的な変化の例を示す図である。
【図３】鉛バッテリに対して種々の電流値で充放電が行われた際の端子電圧の変化状況を計測した結果を示すグラフである。
【図４】劣化度の異なる２種類の鉛バッテリについて充放電に伴う端子電圧の変化量を比較したグラフである。
【図５】鉛バッテリに対して所定電流値の充放電が行われた際の開放端子電圧と導出した内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】異なる開放端子電圧において鉛バッテリに所定電流値の充放電を行わせた際に取得した充電内部抵抗値と放電内部抵抗値との比の値を示すグラフである。
【図７】本発明の一の実施の形態に係る車両電源管理装置の表示装置に示されたバッテリー情報の画面を示す図である。
【図８】一般的な自動車の電源系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  鉛バッテリ
１３  バッテリ状態検知部
１５  表示装置
１７  放置可能期間演算処理部
２１  電流検出部
２３  電圧検出部
２５  電池状態検知処理部
２９  通電路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006137316.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006137316.tif 000008
【図７】
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【図８】
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